基于梅耶信息加工模式的教学尝试——以“减数分裂和受精作用”为例

张改相

(甘肃省兰州市第四中学 730050) 王煜乾 (甘肃民族师范学院化学与生命科学系 合作 747000)

梅耶(R.E.Mayer)在加涅(R.M.Gagan)的信息加工模式的基础上，结合建构主义学习理论提出了记忆系统的一种信息加工模式[1](图1)，其特点主要表现在：①梅耶的模式中增加了感觉记忆，并把感觉记忆分为视觉记忆和听觉记忆两个通道。两种通道对来自感觉登记的信息进行主动的、有目的选择后，被选择的信息进入短时记忆。②短时记忆还可以用来完成心理操作，这就是工作记忆。工作记忆是学习者将长时记忆中的信息在新的学习中提取出来，并与已有相关知识建立外部联系的过程，即进行编码与整合。通过工作记忆，信息进入长时记忆。以上两方面的变化可用图2来细化。

图1 梅耶的记忆信息系统的信息加工模式

图2 图片与文字的建构学习模式

这一模式更关注的是两种通道对信息的选择及工作记忆中新信息与长时记忆中已有信息的内部加工，强调的是外界刺激对学习者怎样形成自我的知识建构[1]。

教学中，如何实现学习者在一定的情境下通过对信息的选择、组织和整合进行有意义的建构是值得研究的课题。本文以“减数分裂和受精作用”一课为例，对高中生物学课堂教学做了一些有益的尝试。

1 营造多元化的学习情境

学习的过程是从对信息的选择开始的，多样化的学习情境不仅能为两种通道有目的选择提供丰富的供选素材，而且有利于工作记忆对信息的加工和编码。

1.1 用问题引导学生阅读文本 例如，在学习减数分裂概念时，教师可用“减数分裂是一种特殊的有丝分裂，其特殊性主要表现在哪些方面？”这样的设问把学生引入学习情境，然后布置学习任务：请结合以下问题阅读教材内容：①哪些生物可以进行减数分裂？②在什么时候发生？③减数分裂是怎样的过程？④分裂的结果是什么？学生带着问题阅读文本，很容易获得与问题相关的信息。以这样的方式可以把所学的内容分成具有逻辑关系的不同层次，有利于学生对信息的选择和组织进而获得较好的教学效果。

1.2 在师生互动中理解概念 同源染色体对准确理解减数分裂过程具有重要的意义，教学时如能打破常规，在学习减数分裂过程之前引出这一概念并进行处理(表1)，不仅能使学生很好地掌握同源染色体这一概念，为后续减数分裂过程的学习提供很好的固定点，同时也使有丝分裂概念得到扩展[2]。

表1 师生互动

1.3 在动手构建模型的过程中激活旧知、体验新知 构建模型的方法可以克服多媒体演示过快、给学生留下思考时间过短的缺点，如果两者结合使用，会达到理想的教学效果。考虑到橡皮泥比较难做成大小形状相同的同源染色体，教学中可准备如下的材料、用具供课堂使用。

材料用具：两种不同颜色的细塑料吸管，两种不同颜色细金属导线、剪刀、大头针等。

准备活动：本活动两人一组合作完成。需从以下两方面准备：①细胞分裂不同时期轮廓图，记录同源染色体、染色体、染色单体、DNA数目变化的表格。②制作染色体模型(表2)。

表2 染色体模型的制作过程

模拟过程：以普通二倍体生物(2N=4)为例。一人动手操作，一人记录，在整个模拟建构过程中，教师如能控制教学进程并用提示或启发性问题予以指导，会达到理想的效果。

2 精心组织，建构新知

2.1 激活原有知识，为新知识学习提供固定点 认知心理学研究表明：只有当新旧观念相互作用时，才能产生有意义的学习。已有经验是否可被利用，能否为新学习提供必要的固定点，关键是头脑中具有起固定作用的概念、观念等。缺乏这类观念则只能进行机械学习[2]。

例如，在学习减数分裂过程之前，让学生自制染色体模型模拟有丝分裂的过程，观察有丝分裂过程中同源染色体变化。其目的有二：①激活有丝分裂的相关知识；②强化同源染色体概念。这样，同源染色体及被激活的染色体、染色单体和DNA的关系、染色体的复制、染色单体的分离以及有丝分裂过程中各个时期的特点等，都能为新学习提供必要的固定点，同时使原有的知识不断分化，得到充实、扩展和巩固，还会使新旧知识间发生联系，产生新的联合。

2.2 运用渐进分化的原则学习新知 先学一般的、概括的、包摄性较广的知识，然后逐步具体化、细化。这符合认知结构在头脑中的表征、组织和储存知识的方式。在减数分裂过程教学时，可按表3步骤组织教学。

表3 减数分裂过程教学步骤

3 加强联系，促进整合

学习的最终结果是提取知识来满足生活或新的学习使用。教学中，教师如能及时引导学生比较有联系但又有区别的知识，或设置问题情境，用新习得的知识来解决实际问题。这不仅有助于学生把新习得的信息整合到原有的认知结构，便于检索和提取，同时又会使原有经验在解决问题的过程中得到调整和改造。

3.1 比较 在减数分裂一节的教学中，可以比较减数分裂与有丝分裂的概念、减数分裂与有丝分裂各个时期的特点、精子与卵细胞的形成过程，同源染色体与非同源染色体等。比较是促进知识整合的有效方法之一，从比较中还可以找到解决问题的方法和策略。例如，学生通过比较减数分裂和有丝分裂同一时期的图像，能很容易梳理出如图3的检索方法。

3.2 迁移 迁移可使认知结构中各观念间重新组织、整合，建立新的联系。学生提取习得信息的过程，并不始终是在与最初学习信息相同的情境中进行的。因此，学习的过程中必然要有一个学习迁移的过程。教学中如能提供习得的信息用于新情境的提示、驱动性问题，或创设引发认知冲突的问题，都有利于迁移的发生。

图3 有丝分裂、减数分裂中期和后期比较

例如，在学完减数分裂过程之后，可设置如下问题：①孟德尔对自由组合现象做出的解释是：F1黄色圆粒(YyRr)在产生配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子可以自由组合。这样F1产生的雌配子和雄配子有：YR、Yr、yR、yr四种，它们之间的数量比为1∶1∶1∶1。你能用减数分裂验证吗？②“基因重组发生在雌雄配子的随机结合过程中”的说法正确吗？问题①可以引导学生把两对等位基因与两对同源染色体联系起来，在验证时对减数分裂的过程进行了一次变相的复述，同时让学生体会到遗传定律的细胞学基础就是减数分裂；问题②旨在引发学生的认知冲突，暴露学生的前科学概念，在学生讨论过程中明确在同源染色体联会时的交叉互换及减Ⅰ后期同源染色体的分离及非同源染色体的自由组合才可以导致基因重组。

又如，可以设置如下的问题情境引发学生认知冲突：图4表示某生物体细胞中基因在染色体上的分布，分步骤写出该个体产生的配子种类及比例(不考虑同源染色体的交叉互换)[3]。①如果只考虑Aa、Cc这两对等位基因；②如果只考虑Aa、Bb这两对等位基因；③如果同时考虑Aa、Bb、Cc这三对等位基因。问题①学生用已有知识能较容易回答，问题②、③会引发学生的认知冲突，引导学生分析不仅可使学生加深对减数分裂的理解，同时明白了“只有在控制每一对相对性状的等位基因分别位于不同对的同源染色体上时才能表现出自由组合现象”，达成对已有知识结构的改组和重建。

图4 某生物体细胞中基因在染色体上的分布